Высокоскоростная камера сняла плазму в экспериментальном токамаке ST40 в цвете и с частотой 16 тысяч кадров в секунду: розовое свечение дейтерия, красные вспышки лития и яркие зелёно-жёлтые полосы, повторяющие линии магнитного поля.
И это не просто красивое видео. По движению светящегося лития физики пытаются решить одну из главных проблем будущих термоядерных электростанций — как справиться с огромным потоком тепла, вырывающимся из плазмы.
Эксперименты проводит британская компания Tokamak Energy.
Почему плазма светится разными цветами
На видео основная часть плазмы выглядит розовой. Это свечение дейтерия — тяжёлого изотопа водорода, который используют в термоядерных экспериментах.
При этом камера фактически не показывает самое горячее место реактора. Ядро плазмы настолько горячее, что видимого света почти не испускает. Цветная картина возникает в более холодной области по краям.
Особенно хорошо заметен литий. В установку сверху сбрасывают крошечные гранулы размером примерно с песчинку.
Сначала нейтральные атомы лития разогреваются и вспыхивают ярко-красным. Продвигаясь глубже в плазму, они теряют электрон, превращаются в положительно заряженные ионы и начинают светиться зелёно-жёлтым.
После ионизации происходит самое интересное: заряженные частицы начинают двигаться вдоль магнитных линий.
Получается своеобразная светящаяся краска, которая делает невидимое магнитное поле видимым.
Зачем учёным бросать литий в плазму
Одна из самых сложных задач термоядерной энергетики — не только нагреть плазму до огромной температуры, но и не расплавить собственный реактор.
Магнитное поле удерживает основную плазму вдали от стенок, однако часть энергии неизбежно уходит наружу. Её направляют в специальную область установки — дивертор.
На ST40 исследователи измеряли тепловые потоки до 150 мегаватт на квадратный метр. Для будущей электростанции, которая должна работать долго, такая нагрузка становится серьёзной инженерной проблемой.
Один из вариантов решения называется X-point radiator, или XPR.
Идея на первый взгляд парадоксальная: учёные специально добавляют в край плазмы примеси, чтобы они начали излучать часть энергии в виде света ещё до того, как эта энергия достигнет стенок и дивертора.
Центр плазмы при этом должен остаться достаточно горячим для термоядерной реакции.
Первые эксперименты уже дали результат
В мае 2026 года команда ST40 представила предварительные результаты испытаний такого режима.
Когда возле так называемой X-точки формировалась ярко излучающая область, край плазмы заметно охлаждался, а измеренный тепловой поток на дивертор снижался. Это подтвердили инфракрасные камеры и датчики внутри установки.
Пока значительная часть охлаждающего излучения, судя по измерениям и моделированию, возникала благодаря углероду, выбитому со стенок установки.
Но эксперименты с намеренным добавлением лития и неона тоже показали дальнейшее снижение тепловой нагрузки. Именно поэтому исследователи продолжают проверять, насколько точно можно управлять такими примесями.
Камера здесь работает почти как новый орган чувств
Чёрно-белой съёмки достаточно, чтобы увидеть движение плазмы. Цвет добавляет другое измерение: разные атомы и ионы испускают свет на разных длинах волн.
Поэтому физики могут буквально наблюдать, где находится литий, когда он превращается в ион и насколько глубоко проникает внутрь плазмы.
В сочетании со спектроскопией такая камера помогает быстро понять, происходит ли охлаждение именно там, где задумано.
Так что разноцветные вспышки внутри ST40 — не просто эффектный взгляд в сердце токамака. Они показывают физикам, как энергия и частицы движутся внутри установки, и помогают понять, как будущему термоядерному реактору пережить собственную температуру.
